Question

16．在探究“滑轮组的机械效率”的实验中，如图所示，同学们用同一滑轮组进行了两次实验，实验数据如下表 所示，分析表中数据，回答以下问题．
（1）实验过程中，滑轮组拉升物体的绳子段数为3段，请在图中画出绳子的绕法．
（2）第一次实验的额外功为0.05J；
（3）利用同一滑轮组提升不同的物体，被提升物体物重增大，滑轮组的机械效率增大（选填“增大”、“不变”、“减小”）

实验次数	物重G/N	物体上升高度 h/m	拉力F/N	绳子自由端移动距离 s/m
1	1	0.1	0.5	0.3
2	2	0.1	0.8	0.3

Answer 1

分析 （1）根据物体上升高度h与绳端移动距离s的关系（s=nh）结合表格中数据得出承担物重的绳子段数，然后进行绕线；
（2）根据公式W_有=Gh、W_总=Fs和W_总=W_有+W_额计算出第一次实验的额外功；
（3）利用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$计算出两次实验的机械效率，得出结论．

解答 解：
（1）由表格中数据知，h=0.1m，而s=0.3m，绳端移动距离是物体上升高度的3倍，所以滑轮组由3段绳子承担物重，滑轮组应从动滑轮绕起，如图所示：

（2）第一次实验的有用功为：W_有=Gh=1N×0.1m=0.1J；
总功为：W_总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J；
额外功为：W_额=W_总-W_有=0.15J-0.1J=0.05J；
（3）第一次实验的机械效率为：η₁=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{0.1J}{0.15J}$×100%≈66.7%；
第二次实验的机械效率为：η₂=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.1m}{0.8N×0.3m}$×100%≈83.3%；
两次实验数据中，钩码升高的距离、绳子自由端移动距离都相等，提起物体越重，滑轮组机械效率越高．
故答案为：（1）3；见上图；（2）0.05；（3）增大．

点评 此题是测量滑轮组的机械效率，考查了有关滑轮组的组装及机械效率的计算，掌握机械效率公式及h与s的关系是解决此题的关键．